(57)【要約】【課題】  燃費を悪化させることなくより大きな負圧を確保することができるエンジンの制御装置を提供する。【解決手段】  吸気弁１６の上流側の吸気通路１１に設けられ、吸気弁１６の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁２３と、吸気制御弁２３の下流側の吸気通路１１に接続された負圧室４２と、負圧室４２に供給する負圧を発生させるように吸気制御弁２３を吸気行程の所定期間閉弁させる制御手段１００とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。吸気行程中に吸気制御弁２３を閉弁させることによってその下流側に発生する負圧を負圧室４２に供給することができる。別途負圧ポンプを設けないで直接吸気負圧を取り出すので、燃費を悪化させずに大きな負圧を確保することができる。【選択図】  図１
2006283637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁と、
前記吸気制御弁の下流側の前記吸気通路に接続された負圧室と、
前記吸気制御弁の下流側の前記吸気通路に前記負圧室に供給する負圧を発生させるように前記吸気制御弁を吸気行程の所定期間閉弁させる制御手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記制御手段が、
前記負圧室の負圧に基づいて負圧要求の有無を判定する負圧要求判定手段と、
エンジン運転状態に基づいて空気量要求の有無を判定する空気量要求判定手段と、
該空気量要求判定手段により空気量要求有りと判定されたときに空気量要求に基づく前記吸気制御弁の開弁時期を決定する空気量要求開弁時期決定手段と、
前記空気量要求判定手段により空気量要求有りと判定され、且つ前記負圧要求判定手段により負圧要求有りと判定されたときに、前記空気量要求に基づく開弁時期を遅らせる開弁時期遅延手段と
を含むことを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
負圧室に供給する負圧を発生させるための複数の負圧発生手段であって、吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁を含む複数の負圧発生手段と、
前記負圧室の負圧に基づいて負圧要求の有無を判定する負圧要求判定手段と、
該負圧要求判定手段により負圧要求有りと判定されたときに、エンジン運転状態に応じて各負圧発生手段による負圧発生割合を変化させるように各負圧発生手段を制御する負圧発生手段制御手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記複数の負圧発生手段が、吸気絞り弁、機械式負圧ポンプ及び電動式負圧ポンプのうちの少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする請求項３記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記負圧発生割合が燃費を考慮して設定されていることを特徴とする請求項３又は４記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁と、
前記吸気制御弁の下流側の前記吸気通路に接続された負圧室と、
エンジン運転状態に応じてエンジンの燃焼形態をリーン燃焼とそれ以外の燃焼とのいずれかに切り替える燃焼形態切替手段と、
前記負圧室の負圧に基づいて負圧要求の有無を判定する負圧要求判定手段と、
エンジンのリーン燃焼実行時に前記負圧要求判定手段により負圧要求有りと判定されたとき、前記吸気制御弁の下流側の前記吸気通路に前記負圧室に供給する負圧を発生させるように前記吸気制御弁を吸気行程の所定期間閉弁させる吸気制御弁制御手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記吸気制御弁の上流側の前記吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、
前記燃焼形態切替手段により燃焼形態が切り替えられたときに前記吸気絞り弁の開度を変更する吸気絞り弁開度変更手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
前記リーン燃焼以外の燃焼がストイキ燃焼であることを特徴とする請求項６又は７記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に係り、特に、車両等の各種装置に使用する負圧を好適に確保することができるエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等において、負圧を利用して各種装置を作動させることが知られている。例えば、車両用ブレーキブースタでは、ドライバのブレーキ踏力をアシストするために負圧を利用してアシスト力を発生させ、より少ない踏力で大きな制動力を得られるようにしている。このような負圧を確保するには、エンジンの吸気絞り弁の下流側に生成された吸気負圧を取り出す方法と、別途機械式或いは電動式の負圧ポンプを設けてこれから負圧を得る方法とがある。前者は、主に吸気絞り弁を有するガソリンエンジンに見られる方法であり、後者は、基本的に吸気絞り弁を必要としないディーゼルエンジンに主に見られる方法である。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４８９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガソリンエンジンにおいて、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにした状態で燃焼させるリーン燃焼を行う場合がある。この場合、混合気の空燃比を理論空燃比付近としたストイキ燃焼の場合に比べ、吸気絞り弁の開度を大きくし、ポンピングロスを低減させ、燃費を向上している。しかしながら、リーン燃焼運転時に前者の方法により負圧を確保しようとすると、ストイキ燃焼運転時に比べ吸気絞り弁の開度が大きいため、より小さな吸気負圧しか得ることができない。
【０００５】
また、機械式或いは電動式の負圧ポンプを設ける後者の方法だと、エンジンの出力を再度仕事に変換して使用するため、エンジンの吸気負圧を直接利用する場合に比べ効率が悪化し、燃費が悪化する。
【０００６】
そこで本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃費を悪化させることなくより大きな負圧を確保することができるエンジンの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第一の形態に係るエンジンの制御装置は、吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁と、前記吸気制御弁の下流側の前記吸気通路に接続された負圧室と、前記吸気制御弁の下流側の前記吸気通路に前記負圧室に供給する負圧を発生させるように前記吸気制御弁を吸気行程の所定期間閉弁させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の第一の形態によれば、吸気行程中に吸気制御弁を閉弁させることによってその下流側に発生する負圧を負圧室に供給することができる。また、例えば吸気制御弁の上流側に設けられた吸気絞り弁の開度がリーン燃焼実行中等の理由で比較的大きくても、吸気制御弁を吸気行程中に所定期間閉じることで大きな負圧を発生させることができる。さらに、この方法は別途負圧ポンプを設ける方法では無く、直接吸気負圧を取り出す方法である。このようにして、燃費を悪化させることなくより大きな負圧を確保することができる。
【０００９】
ここで、前記制御手段が、前記負圧室の負圧に基づいて負圧要求の有無を判定する負圧要求判定手段と、エンジン運転状態に基づいて空気量要求の有無を判定する空気量要求判定手段と、該空気量要求判定手段により空気量要求有りと判定されたときに空気量要求に基づく前記吸気制御弁の開弁時期を決定する空気量要求開弁時期決定手段と、前記空気量要求判定手段により空気量要求有りと判定され、且つ前記負圧要求判定手段により負圧要求有りと判定されたときに、前記空気量要求に基づく開弁時期を遅らせる開弁時期遅延手段とを含むのが好ましい。
【００１０】
吸気制御弁の下流側に発生する負圧は吸気制御弁の開弁時期を遅らせるほど大きくなる。また、吸気行程中に吸気制御弁を開弁するようにすると、開弁直前の吸気制御弁の上下流側の圧力差に基づいて慣性過給を行える。前記のように、空気量要求と負圧要求との両方があるときに空気量要求に基づく開弁時期を遅らせるようにすると、慣性過給により空気量要求に基づく空気量は満足しつつ、開弁時期を遅らせた分、負圧要求に基づく負圧量を確保できるようになり、両者の要求を満足することができる。
【００１１】
また、本発明の第二の形態に係るエンジンの制御装置は、負圧室に供給する負圧を発生させるための複数の負圧発生手段であって、吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁を含む複数の負圧発生手段と、前記負圧室の負圧に基づいて負圧要求の有無を判定する負圧要求判定手段と、該負圧要求判定手段により負圧要求有りと判定されたときに、エンジン運転状態に応じて各負圧発生手段による負圧発生割合を変化させるように各負圧発生手段を制御する負圧発生手段制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この本発明の第二の形態によれば、エンジン運転状態に応じて各負圧発生手段による負圧発生割合を変化させるように各負圧発生手段を制御するので、その時々のエンジン運転状態に最適な各負圧発生手段の作動状態を得ることができる。
前記複数の負圧発生手段が、吸気絞り弁、機械式負圧ポンプ及び電動式負圧ポンプのうちの少なくとも一つをさらに含んでもよい。
【００１３】
また、前記負圧発生割合が、燃費を考慮して設定されているのが好ましい。こうすることにより常に最大の燃費を得ることができる。特に、吸気制御弁は前述したように効率的な負圧発生手段であるので、機械式負圧ポンプ及び電動式負圧ポンプより優先して使用するのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の第三の形態に係るエンジンの制御装置は、吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁と、前記吸気制御弁の下流側の前記吸気通路に接続された負圧室と、エンジン運転状態に応じてエンジンの燃焼形態をリーン燃焼とそれ以外の燃焼とのいずれかに切り替える燃焼形態切替手段と、前記負圧室の負圧に基づいて負圧要求の有無を判定する負圧要求判定手段と、エンジンのリーン燃焼実行時に前記負圧要求判定手段により負圧要求有りと判定されたとき、前記吸気制御弁の下流側の前記吸気通路に前記負圧室に供給する負圧を発生させるように前記吸気制御弁を吸気行程の所定期間閉弁させる吸気制御弁制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この本発明の第三の形態によれば、エンジンのリーン燃焼実行時に負圧要求が有る場合に吸気制御弁によって負圧が発生される。従って、例えば従来のように吸気絞り弁の開度に依存することなく、より大きな負圧を得ることができる。
【００１６】
ここで好ましくは、前記吸気制御弁の上流側の前記吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、前記燃焼形態切替手段により燃焼形態が切り替えられたときに前記吸気絞り弁の開度を変更する吸気絞り弁開度変更手段とをさらに備える。
【００１７】
前記リーン燃焼以外の燃焼がストイキ燃焼であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃費を悪化させることなくより大きな負圧を確保することができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１に、本実施形態に係るエンジンの制御装置の構成を概略的に示す。本実施形態において、エンジン１は車両用多気筒ガソリンエンジンであり（図では１気筒のみ示す）、ガソリンからなる燃料をインジェクタ１０からシリンダ１２内の燃焼室１３に直接的に噴射し、これによって形成された混合気を点火プラグ１４によって着火させ、排気ガスを排気通路１７を通じて排出する構造となっている。
【００２０】
このようにエンジンはいわゆる直噴式であり、次のような成層燃焼を実現し得るようになっている。即ち、燃料が、ピストン２４の頂面部に設けられた凹部４０内に向けて、ピストン２４の上昇中にインジェクタ１０から噴射され、その凹部４０の内面に沿って巻き上がるタンブル状の燃料噴霧の流れを生成する過程で、燃料と空気とが混合され、点火プラグ１４付近には比較的リッチな混合気層が形成され、このリッチな混合気層の周りには比較的リーンな混合気層が形成される。こうして混合気は成層化され、成層燃焼が実現される。成層燃焼によれば、燃焼室全体の空燃比を理論空燃比より大幅にリーンとしつつも、確実な着火燃焼を確保して燃費の大幅な改善を図れる。本実施形態の場合、全エンジン運転領域のうち、所定のエンジン運転領域においてはこのようなリーン燃焼（希薄燃焼）を行い、残りのエンジン運転領域においては、燃焼室全体の空燃比をほぼ理論空燃比とするストイキ燃焼を行うよう、燃焼形態が切り替えられる。この点については後述する。
【００２１】
吸気通路１１は、知られているように、互いに接続された吸気管、サージタンク、吸気マニホールド及び吸気ポート１５によって区画形成される。特にその下流側端部が吸気ポート１５によって区画形成され、吸気ポート１５の出口が吸気弁１６によって開閉される。排気通路１７は、知られているように、互いに接続された排気ポート１９、排気マニホールド、排気管及び触媒１８によって区画形成される。特にその上流側端部が排気ポート１９によって区画形成され、排気ポート１９の入口が排気弁２０によって開閉される。本実施形態において、吸気弁１６及び排気弁２０は、エンジン１に同期して回転駆動されるカムシャフト（図示せず）によって機械的に一定周期で開閉されるが、可変バルブタイミング機構やアクチュエータ等によりエンジン運転状態に応じて開弁時期及び開弁期間が制御されてもよい。触媒１８は排気管の途中に設けられて排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等の有害物質を除去する。
【００２２】
吸気通路１１には、上流側から順にエアフローメータ２１、吸気絞り弁２２、吸気圧センサ４１及び吸気制御弁２３が設けられている。エアフローメータ２１は、これを通過する空気流量に応じた信号を制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）１００に出力する。吸気圧センサ４１は、吸気通路１１内の圧力（吸気圧）に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。なお本実施形態では、エンジンに吸入される空気量をエアフローメータ２１により直接検出しているが、例えば吸気圧センサ４１によって検出された吸気圧に基づいて空気量を演算するようにしてもよい。吸気絞り弁２２は制御可能であり、本実施形態では電気作動式とされてその開度がＥＣＵ１００によって制御される。吸気制御弁２３については後に詳述する。このように、吸気弁１６の上流側に吸気制御弁２３が設けられ、吸気制御弁２３の上流側に吸気絞り弁２２が設けられる。また吸気制御弁２３の下流側にインジェクタ１０が設けられる。以下、吸気絞り弁２２と吸気制御弁２３との間の吸気通路１１を第一通路１１ａ、吸気制御弁２３と吸気弁１６との間の吸気通路１１を第二通路１１ｂといい、これら通路１１ａ，１１ｂにおける圧力をそれぞれ第一圧力Ｐ１及び第二圧力Ｐ２、これら第一圧力Ｐ１及び第二圧力Ｐ２を負圧で表したものをそれぞれ第一負圧及び第二負圧という。また、ここでは自然吸気式エンジンであるので吸気絞り弁２２の上流側はほぼ大気圧Ｐ０である。なお本明細書において、「負圧」とは大気圧を基準としたマイナス側の圧力をいうものとする。従って、「負圧が大きい」とは、絶対的な圧力としては低圧であることを意味する。
【００２３】
シリンダ１２内にはピストン２４が往復動可能に収容されている。ピストン２４はコンロッド２５を介してクランク軸２６に連結される。
【００２４】
第二通路１１ｂには負圧室４２が接続されている。本実施形態において、負圧室４２は、ブレーキブースタ４３の負圧室である。ブレーキブースタ４３は、ドライバによりブレーキペダル４４に与えられるブレーキ踏力を倍力するもので、吸気通路１１の負圧（吸気負圧）を動力源とする。第二通路１１ｂと負圧室４２とは負圧供給通路４５によって接続され、負圧供給通路４５にはチェックバルブ４６が配設されている。チェックバルブ４６は、負圧室４２側から第二通路１１ｂ側への空気の流れのみを許容する一方向弁であり、負圧室４２側圧力が第二通路１１ｂ側圧力より所定値（これは小さな値である）だけ大きくなると開弁する。なおチェックバルブ４６に代わって電磁弁を設けることもできる。第二負圧が負圧室４２の負圧（以下、ブースタ負圧と称す）よりも所定値以上大きい場合には、チェックバルブ４６が開いて第二負圧が負圧室４２に供給され、一方、それ以外の場合はチェックバルブ４６が閉じてブースタ負圧が第二通路１１ｂ側へ逃げることが防止される。
【００２５】
ブレーキブースタ４３には、ブレーキペダル４４及びマスタシリンダ４７が連結されている。ブレーキブースタ４３は、ブースタ負圧Ｐｂを動力源としてブレーキペダル４４の踏み込みを助勢し、マスタシリンダ４７が備える各液室に大きな液圧を発生させる。この発生された液圧が図示しないブレーキ装置に供給され、比較的少ないペダル踏力で大きな制動力を得ることができる。
【００２６】
かかるエンジンの制御装置の電気的構成について述べる。ＥＣＵ１００には、前述のインジェクタ１０、点火プラグ１４、エアフローメータ２１、吸気絞り弁２２、吸気圧センサ４１、吸気制御弁２３のほか、クランク角センサ２８、酸素濃度センサ２９、アクセル開度センサ３０、ブレーキスイッチ３１、圧力センサ４８が接続されている。
【００２７】
インジェクタ１０は、ＥＣＵ１００から出力されるオンオフ信号に基づいて開閉され、これによって燃料噴射を実行・停止する。点火プラグ１４は、ＥＣＵ１００から出力される点火信号に基づいて火花を放出する。吸気絞り弁２２はバタフライ弁の形式であり、吸気通路１１内に配設された弁体３７と、弁体３７を駆動するロータリソレノイド等の電動アクチュエータ３８と、弁体３７の開度を検出するセンサ３９とを備える。アクセル開度センサ３０は、ドライバによるアクセルペダルの操作量（踏み込み量）に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。
【００２８】
クランク角センサ２８は、クランク軸２６の所定の角度間隔でパルス信号をＥＣＵ１００に出力する。ＥＣＵ１００はこのパルス信号に基づいて、クランク角度を検出すると共にエンジン回転速度を演算する。酸素濃度センサ２９は、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。ブレーキスイッチ３１は、ドライバによるブレーキペダル４４の操作に応じたオンオフ信号をＥＣＵ１００に出力する。ブレーキ作動時にはオンである。圧力センサ４８は負圧室４２に設けられ、ブースタ負圧Ｐｂに応じた電気信号をＥＣＵ１００に出力する。
【００２９】
吸気制御弁２３は、吸気通路１１内に配設された弁体３３と、弁体３３を駆動するロータリソレノイド等の電動アクチュエータ３４とを備える。なお弁体３３の開度を検出するセンサをさらに備えてもよい。吸気制御弁２３は吸気通路１１内を閉止可能である。特に吸気制御弁２３は、吸気絞り弁２２と異なり、その全閉時に吸気通路１１内を気密に閉止し、吸気の通過を遮断する構造となっている。これに対し吸気絞り弁２２は、その全閉時に吸気通路１１を最大に絞るだけで、吸気の通過を許容する。また吸気制御弁２３の電動アクチュエータ３４は、吸気絞り弁２２の電動アクチュエータ３８よりも遥かに高速で作動可能であり、応答性が高く、弁体３３を例えば２、３msec以内に開閉可能である。これにより、吸気制御弁２３は吸気弁１６の開閉と同期して開閉可能である。本実施形態では吸気制御弁２３がバタフライ弁形式となっているが、例えばシャッター弁等の他の形式であってもよい。
【００３０】
この吸気制御弁２３は、ＥＣＵ１００から電動アクチュエータ３４に出力される開度信号に応じて、全開から全閉まで、その開度が制御される。またこの吸気制御弁２３は各気筒毎に設けられ、各気筒が複数の吸気通路１１を有する場合、これら吸気通路１１毎に吸気制御弁２３が設けられる。このように複数設けられた吸気制御弁２３は、各気筒毎、各吸気通路１１毎に個別に制御可能である。本実施形態では個々の気筒を単位として吸気制御弁２３が制御される。
【００３１】
さて、本実施形態に係るエンジンの制御装置においては、吸気行程の所定期間、吸気制御弁２３を閉弁させ、その閉弁時に第二通路１１ｂにできる吸気負圧を負圧室４２に供給するようになっている。特に本実施形態では少なくとも吸気行程の開始時或いは開始後から吸気行程の途中まで吸気制御弁２３を閉弁させる。
【００３２】
図２は、第二圧力Ｐ２の吸気上死点ＴＤＣ以降の変化を実線で示している。また、第一圧力Ｐ１が破線で示されている。この第一圧力Ｐ１の大きさは吸気絞り弁２２の開度等に依存する。吸気制御弁２３の開弁期間がＩＣで示される。図２は、負圧室４２に負圧を補充すべきという負圧要求のみがある場合を示し、吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１は吸気行程の途中に設定され、その開弁時期ＩＣ１まで吸気制御弁２３は閉弁される。なお、本実施形態で吸気制御弁２３の開弁、閉弁といった場合、吸気制御弁２３が全開、全閉にされることを意味する。また、吸気制御弁２３の閉弁時期ＩＣ２は図外の時期に設定され、開弁時期ＩＣ１から比較的長時間経過した後に設定される。
【００３３】
図示されるように、吸気上死点ＴＤＣの時点で、吸気制御弁２３は閉弁されており、また、吸気行程なので吸気弁１６は開弁されている。この状態でクランク角度が進行すると、ピストン２４の下降に従って第二圧力Ｐ２が第一圧力Ｐ１よりも徐々に低下し、第二負圧が徐々に大きくなっていく。こうしてできた負圧が負圧室４２に供給される。
一方、このように吸気行程の途中で吸気制御弁２３を開弁させることで、慣性過給効果を利用して、シリンダ１２内に吸入される空気量を増加することもできる。
【００３４】
図３は図２と同様の図であるが、特に吸入空気量を増大すべきという空気量要求がある場合を示している。この場合には単に空気量要求のみがある場合のほか、併せて前記負圧要求がある場合も含まれる。前記の場合と異なるのは、吸気制御弁２３の閉弁時期ＩＣ２が、開弁時期ＩＣ１から比較的短時間経過した後に設定されることである。吸気制御弁２３は開弁時期ＩＣ１に瞬時に開弁される。すると、開弁直前に形成されていた第一圧力と第二圧力との差圧により、吸気が一気にシリンダ１２内に流れ込み、慣性過給効果により多量の吸気を燃焼室１３内に充填することが可能となる。このような吸気制御弁２３を用いた慣性過給を行う点は特許文献１に開示されている。この過給は、アクセルペダルを踏み込んだのと同時に開始することができるので、タービンの立ち上りを待つターボ過給よりも応答性に優れ、車両の加速遅れを解消するのに好適である。
【００３５】
この場合の例では、充填された過給吸気ないし吸気脈動を燃焼室内に閉じこめるため、吸気制御弁２３が開弁後すぐに閉弁される。他方前記の例では、負圧が発生すればいいので、吸気制御弁２３が開弁されてもすぐに閉弁されない。
【００３６】
図４は、吸気制御弁２３を有する本実施形態（実線）と、吸気制御弁２３がない場合（一点鎖線）即ち通常のガソリンエンジンの場合との比較を示す。横軸はエンジン負荷である。縦軸は、吸気制御弁２３の下流側相当の位置における圧力である。吸気制御弁２３がない場合、縦軸の圧力の値は、負荷が増大するにつれ即ち吸気絞り弁２２の開度が大きくなるにつれ大気圧に近づいていき、吸気絞り弁２２が全開になったとき負荷が最大のＬ１となる。これに対し、本実施形態の場合、前記のような慣性過給により空気量を増加できるので、吸気絞り弁２２が全開になったときの最大負荷は、吸気制御弁２３がない場合の最大負荷Ｌ１より大きいＬ２となる。また、本実施形態の場合、吸気制御弁２３を吸気行程の途中まで閉弁するので、吸気制御弁２３がない場合よりも圧力値を低くすることができ、即ち負圧を大きくすることができる。要するに、本実施形態によれば、吸気制御弁２３がない場合よりも負圧を増大し、かつ最大負荷を増大させることができる。通常ならば、高負荷だと吸気絞り弁２２が大きく開いているので大きな負圧を発生させることができないが、本実施形態ではこれが可能である。また、中負荷でも、本実施形態では通常より大きな負圧を発生させることができる。
【００３７】
第二負圧は、吸気制御弁２３の開弁時期を遅らせるほど大きくすることができる。他方、空気量については、吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１と開弁期間ＩＣとに依存する。本実施形態では、要求空気量に対応した吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１が予めマップ化されてＥＣＵ１００に記憶されている（図１１参照）。
【００３８】
次に、本実施形態におけるエンジンの制御について説明する。
【００３９】
図５は、吸気制御弁２３を制御するためのメインルーチンのフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ１００によって所定のクランク角度毎に実行される。
【００４０】
まず最初のステップＳ１０１では、クランク角センサ２８及びアクセル開度センサ３０の出力信号に基づいてそれぞれ演算及び検出されたエンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃが取得される。また、圧力センサ４８の出力信号に基づいて検出されたブースタ圧Ｐｂが取得される。次のステップＳ１０２では、そのアクセル開度Ａｃの値から、エンジンに要求されるトルク即ち目標トルクＴｔが演算決定される。当然、アクセル開度Ａｃが大きくなるほど目標トルクＴｔは大きくなる。
【００４１】
次に、ステップＳ１０４において、要求空気量Ｑｒが決定される。まず、エンジン回転速度Ｎｅと目標トルクＴｔとから目標空気量Ｑｔが決定される。目標空気量Ｑｔとは、エンジンに吸入される空気量（吸入空気量）の目標値である。この目標空気量Ｑｔの決定は、図６に示すような目標空気量マップを使用して行われる。そしてこの決定された目標空気量Ｑｔから要求空気量Ｑｒが決定される。要求空気量Ｑｒとは、目標空気量Ｑｔを、エンジン回転速度Ｎｅとエンジン１回転当たりの排気量との積で除した値である。
【００４２】
次に、ステップＳ１０５において、要求空気量Ｑｒ及びエンジン回転速度Ｎｅの値が吸気制御弁２３の作動域にあるか否かが判断される。この判断は、図７に示すような作動域マップを使用して行われる。このマップでは、全領域が作動域Ａと非作動域Ｂとに区分されている。作動域Ａは、エンジンの低回転側且つ中高負荷側に存在する。エンジン運転状態がこの領域Ａにあるときは、前記吸気制御弁２３を作動させて空気量を増加するようにする。
【００４３】
要求空気量Ｑｒ及びエンジン回転速度Ｎｅの値が作動域Ａにある場合は、ステップＳ１０６に進んで空気量フラグがオンされる。他方、要求空気量Ｑｒ及びエンジン回転速度Ｎｅの値が作動域Ａにない場合（即ち非作動域Ｂにある場合）は、ステップＳ１０７に進んで空気量フラグがオフされる。このように、エンジン運転状態に基づいて空気量要求の有無が判定される。
【００４４】
次に、ステップＳ１０８に進んで、要求負圧としての要求ブースタ圧Ｐｒが算出される。この要求ブースタ圧Ｐｒの算出は、図８に示すような要求ブースタ圧マップを使用して行われる。このマップにおいて、横軸は、ステップＳ１０１で得られるような検出値としてのブースタ圧Ｐｂであり、縦軸は要求ブースタ圧Ｐｒである。このマップによれば、ブースタ圧Ｐｂが所定値Ｐｂ１（例えば−６０ｋＰａ）より小さくなるまで（即ち要求負圧が所定値より大きくなるまで）は常に負圧要求が生じる。例えば、ブースタ圧ＰｂがＰｂ２（例えば−３０ｋＰａ）以上のときは、Ｐｂ２より小さい圧力値を有するＰｒ２（例えば−４０ｋＰａ）が要求ブースタ圧Ｐｒとなり、ブースタ圧ＰｂがＰｂ１（−６０ｋＰａ）より小さいときは、Ｐｂ１と等しい圧力値を有するＰｒ１（−６０ｋＰａ）が要求ブースタ圧Ｐｒとなる。Ｐｂ１＜Ｐｂ＜Ｐｂ２のときは、ブースタ負圧Ｐｂに対して常により小さな圧力値が要求ブースタ圧Ｐｒとなる。
【００４５】
こうして要求ブースタ圧Ｐｒが算出されたら、ステップＳ１０９に進み、ブースタ負圧の大幅不足状態が継続しているか否か、即ち、緊急に負圧補充を要する場合か否かが判断される。ここでは、ブースタ圧Ｐｂが、Ｐｂ２より大きいＰｂ４（例えば−１０ｋＰａ）を超えた状態が、所定時間（例えば１０秒）継続したときに、ブースタ負圧の大幅不足状態が継続していると判断される。このときにはステップＳ１１０に進んで緊急負圧フラグがオンされる。
【００４６】
他方、ブースタ負圧の大幅不足状態が継続していないと判断された場合、ステップＳ１１１に進んで緊急負圧フラグがオフされる。そしてステップＳ１１２において、ブースタ圧Ｐｂが要求ブースタ圧Ｐｒより小さいか否かが判断される。これは実質的には、ブースタ圧ＰｂがＰｂ１より小さいかどうかを判断するのと同義である。ブースタ圧Ｐｂが要求ブースタ圧Ｐｒ以上と判断された場合、負圧が不足しており、ステップＳ１１３に進んで負圧フラグがオンされる。他方、ブースタ負圧Ｐｂが要求ブースタ圧Ｐｒより小さいと判断された場合、負圧は満足しており、ステップＳ１１４に進んで負圧フラグがオフされる。
【００４７】
このように、負圧室４２の負圧に基づいて負圧要求の有無が判定される。負圧フラグ又は緊急負圧フラグがオンされたときが負圧要求有りの状態である。
ステップＳ１１０、Ｓ１１３、Ｓ１１４の後はステップＳ１１５において、吸気制御弁２３の制御パターンが判定される。この判定は図９に示される判定表の如く、以下のように行われる。
【００４８】
パターン１：空気量フラグオフ、負圧フラグオフ、緊急負圧フラグオフのときは、吸気制御弁２３が非作動とされる。ここで非作動とは、吸気制御弁２３が開閉作動されず全開に保持されることをいう。
【００４９】
パターン２：空気量フラグオン、負圧フラグオフ、緊急負圧フラグオフのときは、後述の制御Ａに従って吸気制御弁２３が制御される。制御Ａは、空気量要求のみに基づく制御である。
【００５０】
パターン３：空気量フラグオフ、負圧フラグオン、緊急負圧フラグオフのときは、後述の制御Ｂに従って吸気制御弁２３が制御される。制御Ｂは、負圧要求のみに基づく制御である。
【００５１】
パターン４：空気量フラグオン、負圧フラグオン、緊急負圧フラグオフのときは、後述の制御Ｃに従って吸気制御弁２３が制御される。制御Ｃは、空気量要求と負圧要求との両方に基づく制御である。
【００５２】
パターン５：緊急負圧フラグオンのときは、空気量フラグ及び負圧フラグのオンオフ状態に拘わらず、後述の制御Ｄに従って吸気制御弁２３が制御される。制御Ｄは、負圧要求の中でも特に緊急負圧要求に基づく制御である。
【００５３】
以上で本メインルーチンが終了される。
【００５４】
次に、制御Ａについて説明する。この制御Ａは図１０に示されるサブルーチンに従って行われ、図１１に示されるマップを使用する。
【００５５】
図１１のマップは空気量マップであり、このマップにおいて、横軸は、吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１のクランク角度で、左端が吸気上死点ＴＤＣ、右端に吸気下死点ＢＤＣがある。縦軸は、吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１における第二圧力Ｐ２である。実線がそれぞれ、空気量Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６を得られるような吸気制御弁開弁時期のラインであり、破線が第一圧力Ｐ１である。なお、Ｇ０＜Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３＜Ｇ４＜Ｇ５＜Ｇ６であり、これらＧ１〜Ｇ６の値は例えばそれぞれ１ｇ、２ｇ、５ｇ、９ｇ、１０ｇ、１１ｇ、１２ｇである。なお、このマップはエンジン回転速度をもパラメータとし、図示されるマップはあるエンジン回転速度におけるものである。しかしながら、ここでは簡単化のため、エンジン回転速度は考慮しないこととする。マップにおいて、ＢＤＣ側でＧ３からＧ１に向かうにつれラインが密になる傾向があるが、これは、吸気制御弁２３の開弁時期と吸気弁１６の閉弁時期との間の期間が短くなって空気量が減少していくからである。
【００５６】
図１０において、ステップＳ２０１では吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１が決定される。この決定は次のようにして行う。図１２に示すように、前記空気量マップ上において第二圧力Ｐ２の減少曲線ａを求め、この減少曲線ａと、要求空気量（ここではＧ５とする）のラインとの交点を求め、この交点のクランク角度を吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１として決定する。図示例のように交点が二つある場合は早い方を選択する。
【００５７】
ここで、吸気上死点ＴＤＣにおける初期圧力（＝第一圧力Ｐ１）が吸気圧センサ４１で検出され、また、初期体積（＝第二通路１１ｂとシリンダ容積との和）と、各クランク角度における気筒容積とが分かっているので、これらの値と断熱圧縮の式とを用いて、各クランク角度に対応した第二圧力Ｐ２、即ち減少曲線ａが算出される。なお、第二通路１１ｂに圧力センサを設けてこれにより第二圧力Ｐ２を直接検出してもよい。
【００５８】
このようにして開弁時期ＩＣ１が決定されたら、ステップＳ２０２に進んで、クランク角センサ２８によって検出されるクランク角度が開弁時期ＩＣ１か否かが判定される。クランク角度が開弁時期ＩＣ１であるときはステップＳ２０３で吸気制御弁２３が開弁され、ステップＳ２０４に進む。他方、クランク角度が開弁時期ＩＣ１でないときはステップＳ２０３をスキップしてステップＳ２０４に進む。
【００５９】
ステップＳ２０４では、吸気制御弁２３の開弁期間ＩＣがエンジン回転速度Ｎｅに基づいて決定される。この決定には図１３に示される開弁期間マップが使用される。なお縦軸の開弁期間ＩＣはクランク角度の単位である。
【００６０】
次のステップＳ２０５では、吸気制御弁２３の閉弁時期ＩＣ２が決定される。閉弁時期ＩＣ２は、開弁時期ＩＣ１に開弁期間ＩＣを加算して求められる。
【００６１】
次に、ステップＳ２０６において、クランク角センサ２８によって検出されるクランク角度が閉弁時期ＩＣ２か否かが判定される。クランク角度が閉弁時期ＩＣ２であるときはステップＳ２０７で吸気制御弁２３が閉弁され、本ルーチンが終了される。他方、クランク角度が閉弁時期ＩＣ２でないときはステップＳ２０７をスキップして本ルーチンが終了される。
【００６２】
ここで示されたサブルーチンは図５のメインルーチンの一部である。従って本ルーチンが終了された後はメインルーチンに戻る。メインルーチンを所定クランク角度毎に実行するとあるタイミングにおいてステップＳ２０２又はステップＳ２０６がＹＥＳとなるタイミングがくる。そのときのみ吸気制御弁２３の開弁又は閉弁が実行され、そのとき以外はそれらステップがスキップされる。以上の点は後述の制御Ｂ〜Ｄについても同様である。
次に、制御Ｂについて説明する。この制御Ｂは図１４に示されるサブルーチンに従って行われる。
【００６３】
ここでまず、制御Ｂの概念について図１５を参照しつつ説明しておく。図１５は図２と同様の図であるが、吸気制御弁２３が開弁された後の第二圧力Ｐ２の様子がより具体的に示されている。見られるように、負圧要求のみに基づく制御Ｂでは、負圧が発生すればよいので吸気制御弁２３は開弁後すぐに閉弁されない。その閉弁時期ＩＣ２は、吸気弁１６の閉弁時期から次回の吸気上死点ＴＤＣまでの間の任意の時期に設定することができ、本実施形態では爆発上死点ＴＤＣに設定される。
【００６４】
この場合、吸気制御弁２３の開弁後、第二圧力Ｐ２は吸気の圧力脈動に起因して振動するが、やがて第一圧力Ｐ１に回復する。ここでは吸気絞り弁２２のみで空気量を制御する場合なので、吸気弁１６の閉弁時期に第二圧力Ｐ２が第一圧力Ｐ１に回復するように、吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１が設定される。逆にこの開弁時期ＩＣ１より遅れて開弁時期を設定した場合は、吸気弁１６の閉弁時期までに第二圧力Ｐ２が第一圧力Ｐ１に回復せず、シリンダ内に流入する空気量が要求空気量以下となる可能性がある。
【００６５】
図１４に示すように、制御Ｂにおける最初のステップＳ３０１では空気量要求に基づく吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１ａが決定される。この決定は図１６に示す空気量要求開弁時期マップを使用して行われる。このマップにおいて、横軸はエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸は負荷率Ｒｌ（％）である。負荷率とは、目標空気量Ｑｔを、エンジン回転速度とエンジンの排気量との積で除した値である。ＥＣＵ１００は、図５のステップＳ１０１で得られたエンジン回転速度Ｎｅと、図５のステップＳ１０３で得られた目標空気量Ｑｔとに基づき負荷率を演算し、マップを参照して開弁時期ＩＣ１ａを決定する。このマップにおける開弁時期ＩＣ１ａの値は、上述のように、吸気弁１６の閉弁時期に第二圧力Ｐ２が第一圧力Ｐ１に回復するような最も遅い時期が設定されている。つまりこのマップで決定される開弁時期ＩＣ１ａより吸気制御弁２３が遅れて開弁されると、吸気弁１６の閉弁時期までに第二圧力Ｐ２が第一圧力Ｐ１に回復せず、シリンダ内に流入する空気量が要求量以下となる。
【００６６】
次に、ステップＳ３０２では、負圧要求に基づく吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１ｂが決定される。即ち、図１７に示すように、第二圧力Ｐ２の減少曲線ａが求められ、この減少曲線ａ上で第二圧力Ｐ２が要求ブースタ圧Ｐｒと等しくなるクランク角度が開弁時期ＩＣ１ｂとして決定される。
【００６７】
次に、ステップＳ３０３に進んで、負圧要求に基づく開弁時期ＩＣ１ｂが、空気量要求に基づく開弁時期ＩＣ１ａより早いか否かが判断される。前者が後者より遅い場合は、空気量を減らさずに負圧を確保することができないので、ステップＳ３０９に進んで制御Ｃに移行する。
【００６８】
前者が後者より早い場合は、ステップＳ３０４に進んで、最終的な吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１がＩＣ１ｂとして決定される。そしてステップＳ３０５において、クランク角センサ２８によって検出される現在のクランク角度が開弁時期ＩＣ１か否かが判定される。クランク角度が開弁時期ＩＣ１であるときはステップＳ３０６で吸気制御弁２３が開弁され、ステップＳ３０７に進む。他方、クランク角度が開弁時期ＩＣ１でないときはステップＳ３０６をスキップしてステップＳ３０７に進む。
【００６９】
ステップＳ３０７では、クランク角センサ２８によって検出される現在のクランク角度が閉弁時期ＩＣ２か否かが判定される。閉弁時期ＩＣ２は前述したように爆発上死点ＴＤＣである。クランク角度が閉弁時期ＩＣ２であるときはステップＳ３０８で吸気制御弁２３が閉弁され、本ルーチンが終了される。他方、クランク角度が閉弁時期ＩＣ２でないときはステップＳ３０８をスキップして本ルーチンが終了される。
【００７０】
次に、制御Ｃについて説明する。この制御Ｃは図１８に示されるサブルーチンに従って行われる。
【００７１】
ここでまず、制御Ｃの概念について図１９を参照しつつ説明しておく。この制御Ｃでは、負圧要求と空気量要求との両方がある場合であり、第二通路１１ｂに発生した第二負圧はその一部が負圧室４２に供給されてしまい、その分負圧が若干小さくなってしまう。これを図示したのが図１９で、実線がそのような負圧供給が有る場合の第二圧力Ｐ２、一点鎖線がそのような負圧供給が無い場合の第二圧力Ｐ２‘である。このように負圧が小さくなると、空気量が要求量に満たなくなる可能性がある。そこで、このような負圧要求と空気量要求との両方がある場合は、空気量要求のみが有る場合に比べて吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１が遅らせられる。こうすることにより、吸気制御弁２３の開弁直前の第二負圧を大きくすることができ、要求負圧と要求空気量との両方を満足させることができる。
負圧供給が有る場合の第二圧力Ｐ２は次式から求められる。
Ｐ２＝Ｐ２‘＋α√（Ｐｂ−Ｐ２’）
【００７２】
ただし、Ｐｂは検出値としてのブースタ圧、αは所定の係数である。この式はＰ２‘＜Ｐｂとなる領域に適用される。Ｐ２’は図１２に示した前記同様の方法で算出される。係数αは、エンジン回転速度Ｎｅにより吸入空気とエンジンとの熱伝達が変化することを考慮するための係数で、図２０のマップから求められる。係数αはエンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど小さくなる。このようにして、第二圧力Ｐ２を算出する処理が図１８のステップＳ４０１で実行される。
【００７３】
続いてステップＳ４０２では、空気量要求に基づく吸気制御弁２３の開弁時期の範囲が決定される。この決定は、ステップＳ４０１で得られた第二圧力Ｐ２と、図１１に示した空気量マップを使用して行われる。即ち、図２１に示すように、空気量マップ上における当該第二圧力Ｐ２の減少曲線ａ（実線で示す）を求め、この減少曲線ａと、要求空気量（ここではＧ５とする）のラインとの交点を求め、この交点間のクランク角度範囲を吸気制御弁２３の開弁時期の範囲として決定する。図示例のように交点が二つあり、クランク角範囲の両端ＩＣ１ａ１、ＩＣ１ａ２が求まる場合は、開弁時期ＩＣ１ａの範囲はＩＣ１ａ１≦ＩＣ１ａ≦ＩＣ１ａ２となる。Ｄで示されるように、要求空気量が少なく交点が一つとなる場合は、その交点のクランク角度のみが開弁時期ＩＣ１ａとして決定される。ここでは、目標空気量を達成できるようなクランク角度の範囲が求められることになる。
【００７４】
次に、ステップＳ４０３に進んで、図１４のステップＳ３０２と同様の方法で、負圧要求に基づく吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１ｂが決定される。この決定については、図２２に示すように、ステップＳ４０１で得られた第二圧力Ｐ２の減少曲線ａ（実線で示す）に基づき、要求ブースタ圧Ｐｒに対応したクランク角度ＩＣ１ｂを求めることになる。
次のステップＳ４０４では、負圧要求に基づく開弁時期ＩＣ１ｂが、空気量要求に基づく開弁時期範囲の最も早い時期ＩＣ１ａ１より早いか否かが判断される。前者が後者より早い場合は、ステップＳ４０５に進んで、最終的な吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣが後者の時期即ちＩＣ１ａ１に決定される。他方、前者が後者より遅い場合は、ステップＳ４０６に進んで、最終的な吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１が、空気量要求に基づく開弁時期範囲の最も遅い時期ＩＣ１ａ２に決定される。
【００７５】
このように、空気量要求に加え負圧要求がある場合には、図２１に示されるように、空気量要求のみがある場合の開弁時期ＩＣ１‘よりも遅れた開弁時期ＩＣ１ａ１又はＩＣ１ａ２が設定される。
【００７６】
なお、負圧要求に基づく開弁時期ＩＣ１ｂがＩＣ１ａ２よりも遅い場合もあり得るが、この場合、空気量の確保を優先して負圧の発生は不十分な程度に止めておく。それでも、この制御をある程度継続するうちに負圧が十分になる可能性があり、また、負圧が極端に不足する場合は後述の制御Ｄが行われるので問題はない。
【００７７】
こうして、最終的な吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣが決定されたら、ステップＳ４０７において、検出値としてのクランク角度が開弁時期ＩＣ１か否かが判定される。クランク角度が開弁時期ＩＣ１であるときはステップＳ４０８で吸気制御弁２３が開弁され、ステップＳ４０９に進む。他方、クランク角度が開弁時期ＩＣ１でないときはステップＳ４０８をスキップしてステップＳ４０９に進む。
【００７８】
ステップＳ４０９では、吸気制御弁２３の開弁期間ＩＣがエンジン回転速度に基づいて決定される。この決定には図１３に示した開弁期間マップが使用される。
次のステップＳ４１０では、吸気制御弁２３の閉弁時期ＩＣ２が決定される。閉弁時期ＩＣ２は、開弁時期ＩＣ１に開弁期間ＩＣを加算して求められる。
【００７９】
次に、ステップＳ４１１において、検出値としてのクランク角度が閉弁時期ＩＣ２か否かが判定される。クランク角度が閉弁時期ＩＣ２であるときはステップＳ４１２で吸気制御弁２３が閉弁され、本ルーチンが終了される。他方、クランク角度が閉弁時期ＩＣ２でないときはステップＳ４１２をスキップして本ルーチンが終了される。
【００８０】
次に、制御Ｄについて説明する。この制御Ｄは図２３に示されるサブルーチンに従って行われる。
【００８１】
この制御Ｄでは、ステップＳ５０１において、所定気筒（例えば１番気筒）の吸気制御弁２３が、所定の吸気サイクル毎（例えば１吸気サイクル毎即ち毎回の吸気サイクル）に、吸気行程中常に閉弁（全閉）される。そして本ルーチンが終了される。
【００８２】
この場合、当該気筒において、吸気絞り弁２２を全閉にしたときと同等の大きな負圧が確保できる。吸気絞り弁２２を全閉にすると、全気筒で空気量が少なくなりトルクが著しく低下するが、かかる制御Ｄの場合だと当該気筒以外では通常のトルクを発生でき、トルクの著しい低下を回避することができる。この制御Ｄを行う場合は負圧が緊急に必要な場合なので、エンジンのトルクを犠牲にしても負圧発生を優先させる。特に、本実施形態の場合、ブースタ負圧不足はブレーキ性能に直接影響を及ぼすので、負圧発生を優先させる必要がある。
【００８３】
ところで、本実施形態では図２４に示されるような制御も実行される。この制御は、燃焼形態がリーン燃焼であるときに吸気制御弁２３による負圧発生を実行せしめるものである。この制御はＥＣＵ１００によって所定のクランク角度毎に実行される。
【００８４】
前述したように、本実施形態では、エンジン運転状態に応じて燃焼形態がリーン燃焼とストイキ燃焼とのいずれか一方に切り替えられる。またこのような燃焼形態の切り替えに応じて吸気絞り弁２２の開度がＥＣＵ１００により変更される。リーン燃焼時の開度はストイキ燃焼時の開度より大きく、これにより空気量が増加されると共にポンピングロスが低減されて燃費の増大が図られる。
【００８５】
図２５に示すように、リーン燃焼の場合、ストイキ燃焼の場合よりも吸気絞り弁２２の開度が大きく、より小さな第一負圧Ｐ１しか発生させることができない。従来、リーン燃焼時にブースタ負圧が不足した場合にはストイキ燃焼に切り替えて吸気絞り弁の開度を少なくし、負圧を増大させていた。しかし、ストイキ燃焼に切り替えれば燃費は当然悪化する。そこで本実施形態では、リーン燃焼時に負圧不足が生じた場合には、ストイキ燃焼に切り替えずにリーン燃焼を維持しつつ、代わりに吸気制御弁２３を作動させて負圧を増大し、燃費と負圧確保とを両立させるようにしている。換言すれば、吸気制御弁２３の作動による燃費悪化よりも、リーン燃焼停止（ストイキ燃焼）による燃費・エミッション悪化が大きい場合、リーン燃焼を継続して吸気制御弁２３により負圧を発生させる。このような場合とは、主にエンジンが低回転低負荷側で運転している場合である。
【００８６】
図２４に示されるように、最初のステップＳ６０１では、実際のエンジン運転状態がリーン燃焼域にあるか否かが判断される。この判断は図２６に示される燃焼切替マップに従って行われる。この燃焼切替マップにおいては、低回転低負荷側がリーン燃焼域Ｅ、それ以外の領域がストイキ燃焼域Ｆである。検出及び演算されたエンジン回転速度と目標トルクとがリーン燃焼域Ｅにある場合、ステップＳ６０２に進んでリーン燃焼を実施し、ステップＳ６０３でリーン燃焼フラグをオンにする。他方、検出及び演算されたエンジン回転速度と目標トルクとがストイキ燃焼域Ｆにある場合、ステップＳ６０４に進んでストイキ燃焼を実施し、ステップＳ６０５でリーン燃焼フラグをオフにする。
【００８７】
次に、ステップＳ６０６でリーン燃焼フラグがオンであるか否かが判断される。リーン燃焼フラグがオフである場合は本ルーチンが終了される。他方、リーン燃焼フラグがオンである場合は、ステップＳ６０７に進んで、ブースタ負圧の大幅不足状態が継続しているか否かが判断される。図８を参照して、ここでは、ブースタ圧Ｐｂが、Ｐｂ２＜Ｐｂ３＜Ｐｂ４となるＰｂ３（例えば−２０ｋＰａ）より大きい状態が、緊急負圧要求時より短い所定時間（例えば５秒）継続したときに、ブースタ負圧の大幅不足状態が継続していると判断される。このときにはステップＳ６０８に進んで図１４の制御Ｂが実行される。他方、ブースタ負圧の大幅不足状態が継続していないと判断されたときは本ルーチンが終了される。
【００８８】
このようにかかる制御によれば、リーン燃焼時に負圧要求がある場合、リーン燃焼を継続しつつ、即ち吸気絞り弁２２の開度を大きくした状態で、吸気制御弁２３により負圧を確保することができるので、燃費やエミッションの悪化を防止することができる。
【００８９】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。なおこの他の実施形態は前記実施形態とほぼ同様であり、従って以下に相違点を中心に説明を行う。
【００９０】
本実施形態では負圧ポンプが追加されている。負圧ポンプは、エンジンに駆動される機械式、或いはバッテリ電力で作動する電動式の一方を設けても、両方を設けてもよいが、ここでは電動式負圧ポンプのみを設ける。
【００９１】
前記実施形態では、負圧を発生するための負圧発生手段として、第一の負圧発生手段としての吸気絞り弁２２と、第二の負圧発生手段としての吸気制御弁２３との二つが設けられていた。これに対し、本実施形態ではさらに第三の負圧発生手段としての負圧ポンプが設けられている。この負圧ポンプで発生した負圧を第三負圧という。図２７に示すように、負圧ポンプ５０は、別の負圧供給通路５１によって負圧室４２に接続される。また前記実施形態のチェックバルブ４６は省略され、二つの負圧供給通路４５、５１には電磁弁５２，５３がそれぞれ設けられる。負圧ポンプ５０はＥＣＵ１００によりオンオフされる。また、電磁弁５２，５３はＥＣＵ１００によりそれぞれ個別に開閉される。
【００９２】
この場合、第一負圧のみを取り出したいときは電磁弁５２が開、吸気制御弁２３が全開保持とされる。また第二負圧を取り出したいときは電磁弁５２が開、吸気制御弁２３が開閉作動される。また第三負圧を取り出したいときは電磁弁５３が開、負圧ポンプ５０がオンされる。このように各負圧発生手段により発生した各負圧は個別に負圧室４２に供給可能であり、またその供給・停止も個別に制御可能である。なお、第一通路１１ａを負圧室４２に別の負圧供給通路によって別途接続し、この負圧供給通路にチェックバルブや電磁弁を設けてもよい。
【００９３】
このように複数の負圧発生手段がある場合、常に燃費上最適な負圧発生手段を選択して使用するのが好ましい。吸気絞り弁２２の下流側には多少なりとも必ず負圧が発生しているので、実際上は、吸気制御弁２３を作動させるか、負圧ポンプを作動させるかの選択になる。既に述べたように、外的な負圧ポンプ５０はエンジンの出力を再度仕事に変換して使用するものなので、エンジンの吸気負圧を直接利用する吸気制御弁作動の場合に比べ、効率が悪く、燃費が悪化する。従って吸気制御弁２３での負圧確保を負圧ポンプ５０よりも優先するのが好ましい。
【００９４】
図２８は本実施形態における制御のルーチンを示す。このルーチンもＥＣＵ１００によって所定のクランク角度毎に実行される。なお前記実施形態の各ルーチンも本実施形態で同様に実行される。
【００９５】
まずステップＳ７０１では、図５のステップＳ１０８と同様に、図８の要求ブースタ圧マップを使用して、要求負圧としての要求ブースタ圧Ｐｒが算出される。そしてステップＳ７０２では、図５のステップＳ１１２と同様、検出値としてのブースタ圧Ｐｂが要求ブースタ圧Ｐｒより小さいか否かが判断される。ブースタ圧Ｐｂが要求ブースタ圧Ｐｒより小さいと判断された場合、負圧は満足しており、ステップＳ７０４に進んで吸気制御弁２３と負圧ポンプ５０とがともに非作動とされ、本ルーチンが終了される。
【００９６】
他方、ブースタ圧Ｐｂが要求ブースタ圧Ｐｒ以上と判断された場合、負圧が不足しているケースであるので、ステップＳ７０３に進んで次のように負圧発生手段が選択作動され、本ルーチンが終了される。ここでの選択は図２９の選択マップに従って行われる。
この選択マップは、横軸がエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸が目標トルクＴｔである。マップ上の領域は、吸気制御弁２３の作動域と非作動域とに区分されている。例えば作動領域においてエンジン回転速度ＮｅがＮ１であるときのマップの内訳を示すと図３０に示す通りとなる。例えば、目標トルクＴｔと要求ブースタ圧Ｐｒとが点Ｈ１に位置する場合、吸気制御弁２３及び負圧ポンプが非作動とされ、負圧確保は吸気絞り弁２２のみによって行われる。次に、目標トルクと要求負圧とが点Ｈ２に位置する場合、吸気制御弁２３のみ作動、負圧ポンプが非作動とされ、負圧確保は吸気絞り弁２２と吸気制御弁２３とによって行われる。この場合両者の負圧発生割合はＪ１：Ｊ２となる。要求ブースタ圧Ｐｒが一定の場合、目標トルクＴｔが大きくなるほど吸気制御弁２３の負圧発生割合Ｊ２は増加する。これを達成するため、目標トルクＴｔが大きくなるほどに吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１が遅らせられる。さらに、目標トルクと要求負圧とが点Ｈ３に位置する場合、吸気制御弁２３及び負圧ポンプ５０がともに作動とされ、負圧確保は吸気絞り弁２２と吸気制御弁２３と負圧ポンプ５０とによって行われる。この場合ぞれぞれの負圧発生割合はＪ１：Ｊ２：Ｊ３となる。要求ブースタ圧Ｐｒが一定の場合、目標トルクＴｔの増加に従って負圧ポンプ５０の負圧発生割合Ｊ３は増加する。この場合には負圧ポンプの出力がＥＣＵ１００によって増加される。
【００９７】
また、図２９の選択マップ上でエンジン回転速度がＮ２（＞Ｎ１）であるときのマップの内訳を示すと図３１に示す通りとなる。この図３１において、領域は吸気制御弁２３の作動域と非作動域とにまたがっている。この図示される領域上での各負圧発生手段の負圧発生割合は前記と同様に求められる。
【００９８】
これから分かるように、エンジン運転状態に応じて各負圧発生手段の負圧発生割合は変化され、常に燃費上最も有利となるように各負圧発生手段がＥＣＵ１００により制御される。吸気絞り弁２２と負圧ポンプ５０とでは燃費上有利な吸気絞り弁２２が優先して使用される。負圧ポンプ５０は全負荷付近の限られた領域でのみ使用される。その理由は当該領域では吸気絞り弁２２の開度が大きく、その下流側で負圧が小さいからである。こうして、各負圧発生手段の負圧発生割合は最適となり、負圧生成時の燃費の改善が図られる。また、限られた領域しか負圧ポンプ５０が使用されないので、負圧ポンプ５０の小型化、長寿命化が果たせる。
【００９９】
以上説明したように、本発明に係るエンジンの制御装置によれば、吸気制御弁を吸気行程で閉弁させることで吸気通路に負圧を発生させることができる。そしてこの負圧を負圧室に供給し、各種装置の作動に利用することができる。この方法は、吸気通路から負圧を直接取り出す方法であるので、別途負圧ポンプを設けた場合よりも効率や燃費を向上できる。また、吸気絞り弁の開度を大きくした状態でも、必要な空気量を確保しつつ、大きな負圧を確保することができる。よってリーン燃焼時にもより大きな負圧を確保することができるようになる。さらに負圧確保と同時に慣性過給が行えるので、空気量と負圧との同時確保が容易に行えるほか、負圧生成時に起こるポンピングロスを補って余りある仕事量の増大を達成することができる。
【０１００】
なお、本発明は、図２４〜図２６に基づいて説明したリーン燃焼を行う場合を除いて、いかなる形式のエンジンにも適用できる。また「リーン燃焼以外の燃焼」はストイキ燃焼に限られない。ガソリンエンジンの場合、前述のような直噴式或いは筒内噴射式に限らず、吸気通路噴射式エンジンや、吸気通路噴射と筒内噴射との両方を実行可能ないわゆるデュアル噴射式のエンジンにも適用できる。また、ディーゼルエンジンや、アルコール、液化天然ガス等の代替燃料を用いるエンジンにも適用可能である。本発明は過給式エンジンにも適用可能で、この場合、過給時に吸気絞り弁の下流圧が大気圧以上になるにも拘わらず、吸気制御弁の下流側で大気圧より低い負圧を発生させられる可能性がある。
本発明にいう負圧室とは、負圧を貯留するあらゆる空間を指す。従ってブレーキブースタの負圧室に限らず、例えば負圧タンクのようなものであってもよいし、ダッシュポットやダイヤフラム等の負圧アクチュエータの負圧室であってもよい。
【０１０１】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、また、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置の構成を概略的に示すシステム図である。
【図２】負圧要求のみがある場合の吸気制御弁下流側圧力を示すグラフである。
【図３】空気量要求がある場合の吸気制御弁下流側圧力を示すグラフである。
【図４】通常のガソリンエンジンと本実施形態との比較のためのグラフである。
【図５】本実施形態に係るエンジン制御のメインルーチンのフローチャートである。
【図６】目標空気量マップである。
【図７】吸気制御弁の作動域マップである。
【図８】要求ブースタ圧マップである。
【図９】制御パターンを示す表である。
【図１０】制御Ａのフローチャートである。
【図１１】空気量マップである。
【図１２】空気量要求に基づく吸気制御弁の開弁時期の決定方法を説明するための図である。
【図１３】吸気制御弁の開弁期間マップである。
【図１４】制御Ｂのフローチャートである。
【図１５】負圧要求のみがある場合の吸気制御弁下流側圧力を示すグラフである。
【図１６】空気量要求開弁時期マップである。
【図１７】負圧要求に基づく吸気制御弁の開弁時期の決定方法を説明するための図である。
【図１８】制御Ｃのフローチャートである。
【図１９】負圧要求の有無に応じた吸気制御弁下流側圧力の比較を示すグラフである。
【図２０】係数マップである。
【図２１】空気量要求に基づく吸気制御弁の開弁時期の決定方法を説明するための図である。
【図２２】負圧要求に基づく吸気制御弁の開弁時期の決定方法を説明するための図である。
【図２３】制御Ｄのフローチャートである。
【図２４】リーン燃焼時の吸気制御弁の制御に関するフローチャートである。
【図２５】リーン燃焼時とストイキ燃焼時との吸気絞り弁下流側圧力の比較を示すグラフである。
【図２６】燃焼切替マップである。
【図２７】本発明の他の実施形態に係るエンジンの制御装置の構成を概略的に示すシステム図である。
【図２８】負圧発生手段の選択作動制御に関するフローチャートである。
【図２９】選択マップである。
【図３０】エンジン回転速度がＮ１であるときの選択マップの内訳である。
【図３１】エンジン回転速度がＮ２であるときの選択マップの内訳である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  エンジン
１１  吸気通路
１５  吸気ポート
１０  インジェクタ
１２  シリンダ
１３  燃焼室
１４  点火プラグ
１６  吸気弁
１７  排気通路
１８  触媒
１９  排気ポート
２０  排気弁
２２  吸気絞り弁
２３  吸気制御弁
３３  弁体
３４  アクチュエータ
４２  負圧室
４３  ブレーキブースタ
４８  圧力センサ
５０  負圧ポンプ
５２，５３  電磁弁
１００  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
ＩＮ  吸気弁の開弁期間
ＩＮ１  吸気弁の開弁時期
ＩＮ２  吸気弁の閉弁時期
ＩＣ  吸気制御弁の開弁期間
ＩＣ１  吸気制御弁の開弁時期
ＩＣ２  吸気制御弁の閉弁時期
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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